JP5561251B2

JP5561251B2 - 太陽電池モジュール

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Publication number: JP5561251B2
Application number: JP2011153957A
Authority: JP
Inventors: 大介新延; 憲朗光田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: JP2013021172A

Description

本発明は、太陽電池と隣接する他の太陽電池とを直列接続する帯状のタブ線を有する太陽電池モジュールに関するものである。

従来、受光面を形成するおもて面に表面電極を有し裏面に裏面電極を有する太陽電池が縦横に複数並設され、１つの太陽電池とこれに隣接する他の太陽電池とを直列に接続するために、１つの太陽電池の表面電極と隣接する他の太陽電池の裏面電極とを接続する帯状のタブ線を有する太陽電池モジュールがある。

帯状のタブ線は、一般に太陽電池のおもて面と裏面とに接続方向に延びて配置されている。このタブ線は一般的に銅箔などの導電性の高い金属の全面をはんだ被覆したものが用いられる。タブ線の接続においては、はんだが塗布された太陽電池上にタブ線を配置して加熱し、部分的もしくは全長にわたりタブ線と太陽電池とを圧着することにより接続する。

このようなタブ線において、おもて面に設けられるタブ線は、太陽電池の受光面を覆ってしまうが、ある程度幅を狭くすることにより太陽電池に入射する入射光を増やすことができる。一方、このタブ線は、断面積が大きい程、抵抗ロスが小さくなり出力効率が改善する。そのため、タブ線の幅を小さくすることにより入射光を増やし、厚さを大きくすることにより、抵抗ロスの増大を抑制すればよい。しかしながら、タブ線の厚さを大きくすると、はんだ接続時に、タブ線と太陽電池との線膨張係数差によって発生する熱ストレスが大きくなりセル割れが発生する可能性がある。また、封止時のプレス工程でタブ線部分が起点となり割れが発生する可能性や、太陽電池の反り、セル割れ、或いは電極剥がれなどが発生する可能性もある。

また、一般的には、太陽光の入射によって太陽電池面内に発生した電子と正孔を効果的に集電するために、太陽電池の両端間に適度の間隔をあけて複数のタブ線が真っ直ぐに延びて、隣接する太陽電池の表裏にまたがって設けられていた。このため、おもて面では、タブ線に邪魔されて、太陽光が太陽電池に到達できず、その占有面積に応じて、発電効率が低くなっていた。

太陽光をタブ線に邪魔されないためには、タブ線を両端に偏らせて、太陽電池の中央部を広くすることが有効である。本願と同じ出願人によって出願された特許文献１の図４には、タブ線をおもて面、裏面とも両端に偏らせて構成した太陽電池モジュールが開示されている。特許文献１の図４の構成によれば、太陽電池の両端よりもタブ電極を外側に張り出させることによって、薄いタブ電極でも幅を広げて断面積を大きくし集電の内部抵抗を下げることが可能になる。

特開２００９−２６０２４０号公報（図４）

特許文献１の太陽電池モジュールは、おもて面のタブ線を両端に配置した場合に、裏面のタブ線も同様に両端に配置するので、裏面の集電抵抗が大きくなるという課題があった。この発明は、この課題を解決することを目的とし、おもて面のタブ線を両端に配置するとともに裏面の集電抵抗を下げて発電効率の高い太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、平板状を成しおもて面に表面電極を有し裏面に裏面電極を有する両面受光型の太陽電池が複数並設され、第１の太陽電池の前記表面電極と該第１の太陽電池の第１の方向に隣接する第２の太陽電池の裏面電極とを接続する帯状のタブ線を有する太陽電池モジュールにおいて、前記表面電極は、前記おもて面に形成され前記第１の方向に平行な端辺に沿って延びる表面バス電極を有し、前記タブ線は、一端側に前記第１の太陽電池のおもて面に前記表面バス電極に沿って延び該表面バス電極と接続される表面側タブ線部と、他端側に前記第２の太陽電池の裏面に設けられた前記裏面電極と接続する裏面側タブ線部と、を有する１本のタブ線が、途中の２箇所において折り曲げて構成され、前記表面側タブ線部の長手方向の中心線よりも、前記裏面側タブ線部の長手方向の中心線が前記第２の太陽電池の内側にあり、前記裏面側タブ線部は細線状の裏面グリッド電極と接続されている、ことを特徴とする太陽電池モジュール、である。

本発明は、上記構成を備えるので、おもて面およびその反対側の裏面から光を受光して電気に変換することができるとともに、裏面の集電抵抗を下げることができるので、発電効率の高い太陽電池モジュールを得ることができる。

本発明の実施の形態１に係わる太陽電池モジュールの構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係わる太陽電池モジュールの構成の一部を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係わる太陽電池モジュールのタブ線の構成を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係わる太陽電池モジュールの構成の一部を示す側面図である。本発明の実施の形態２に係わる太陽電池モジュールの構成の一部を示す平面図である。本発明の実施の形態２に係わる太陽電池モジュールのタブ線の構成を示す平面図である。本発明の実施の形態３に係わる太陽電池モジュールの構成の一部を示す平面図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。さらに、実施の形態において同じ構成要素は同じ符号を付し、ある実施の形態において説明した構成要素については、別の実施の形態においてその詳細な説明を略すものとする。

実施の形態１．

図１は本実施の形態１に係わる太陽電池モジュールの構成を示す斜視図である。この図は太陽光入射と反対側である裏面を斜めに見た図である。本発明の太陽電池モジュール１００は平板状を成しおもて面に表面電極を有し裏面に裏面電極を有する太陽電池が複数並設されたものである。ガラス板５０の上に太陽電池が相互に隙間を開けて配列するように並べられ、隣接する太陽電池の表面電極と裏面電極とがタブ線１０によって電気的に直列接続される。太陽光Ｓは透明なガラス側から入射され、太陽電池によって電力に変換される。ガラス板５０の周辺部には、辺に沿って周辺導線７２、７３、７４が設置され、複数のタブ線１０の相互接続に利用される。図には示しさないが、直列接続の端となる周辺導線７２、７３には太陽電池モジュール１００の外部に電力を取り出すためのリード線が接続される。また太陽電池の裏面側全体には耐候性を高めるためバックシートなどの封止材料によって覆われる。また、太陽電池をすべて直列接続する必要はなく、一部を並列接続してもよい。また太陽電池の数は任意に変更可能である。

図２は、本発明の実施の形態１に係わる太陽電池モジュールの構成の一部を示す平面図である。この図は図１の太陽電池モジュール１００内で隣接する第１の太陽電池２、第２の太陽電池３、これら２枚の太陽電池間を接続するタブ線１０のみを、太陽光が入射するおもて面側から見た構造を模式的に示している。なお図では、第１の太陽電池２については、おもて面の表面電極構成のみ、第２の太陽電池３については、裏面の裏面電極構成のみを示している。第１の太陽電池２の端辺付近ではタブ線１０の下の第１の太陽電池２の端辺と表面電極の一部とをタブ線１０を透視して示した。

第１の太陽電池２、第２の太陽電池３はたとえば大きさ１００〜１５６ｍｍ角の角形で、厚さ０．１〜０．４ｍｍの平板状の結晶シリコンを用いた太陽電池である。第１の太陽電池２と第２の太陽電池３とは基本的に同じ構造を有している。第１の太陽電池２の表面電極と第１の太陽電池２の第１の方向Ｘに隣接する第２の太陽電池３の裏面電極とは帯状のタブ線１０で直列に接続される。

各太陽電池のおもて面の表面電極は、表面グリッド電極４と表面バス電極５とから構成され、裏面電極は、裏面銀電極７とこれを含めて、周辺部を除く裏面のほぼ全面を覆うアルミ電極６とから構成されている。表面グリッド電極４と表面バス電極５とは銀ペーストを塗布して熱処理することで構成している。また、裏面銀電極７は銀ペースト、アルミ電極６はアルミペーストを塗布して熱処理することで構成している。表面バス電極５は第１の方向Ｘに平行な太陽電池の端辺に沿って延びて形成されている。表面グリッド電極４は第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙに沿っておもて面内に適度の間隔をあけて多数形成され、その端部は表面バス電極５に接続される。表面グリッド電極４は太陽電池の面内で発生した電流を表面バス電極５まで導くものであり、図のような細線が平行に並んだ表面グリッド電極４のかわりに、樹枝状パターンを用いたり、透明電極を用いたりしてもよい。裏面電極の裏面銀電極７は太陽電池の端辺から内側にずれて形成されている。なお、本発明において太陽電池の中心に近い側を内側、遠い側を外側と表現するものとする。また図において簡単のために、また、おもて面の表面グリッド電極４（別名フィンガー電極）や裏面銀電極７の数を少なくして簡素化している。

第１の太陽電池２の表面バス電極５と、隣接する第２の太陽電池３の裏面銀電極７とを接続する帯状のタブ線１０は、１本の線からなり、その途中の２箇所において略９０度の角度で折り曲げて略Ｚ字型に構成されている。各折り曲げ箇所において帯状の表と裏と反転するように折り返される。このように２箇所で折り曲げたことにより、タブ線１０と裏面銀電極７との接続は第１の方向Ｘに平行な太陽電池の端辺よりも内側となる。また、第１の太陽電池２の表面バス電極５とタブ線１０との接続部分ではタブ線１０の幅の一部が第１の方向Ｘに平行な太陽電池の端辺から外側にはみ出すようにして接続される。第１の太陽電池２、第２の太陽電池３の中心を結ぶ直線である中心線３３に対して、それぞれの太陽電池２、３、タブ線１０は概ね線対称な形状を有している。

図３は、この発明の実施の形態１に係わる太陽電池モジュールのタブ線１０の構成を示す平面図である。図では第１方向Ｘに平行な中心線３３に線対称に配置される２本のタブ線１０を示している。タブ線１０のおもて側と裏側とをハッチングにより区別してわかりやすくして示している。タブ電極１０はたとえば厚さ０．０８〜０．５ｍｍで幅１〜３ｍｍで銅箔の両面に銀・すずのはんだめっきを施した帯状の線で構成されている。

タブ線１０の折り曲げ箇所１４より一端側は第１の太陽電池２のおもて面に表面バス電極５に沿って延びて表面バス電極５と接続される表面側タブ線部１１となり、折り曲げ箇所１５より他端側が第２の太陽電池３の裏面に設けられその裏面電極７とを接続する裏面側タブ線部１３となる。折り曲げ箇所１４、１５の間には中間タブ線部１２ができる。図２で示したように第１の太陽電池２と第２の太陽電池３とは第１の方向Ｘに隙間をあけて設置され、タブ線１０を折り曲げた２箇所１４、１５、および中間タブ線部１２は第１の太陽電池２と第２の太陽電池３の隙間に位置する。

２箇所の折り曲げ部１４、１５は折り曲げる方向が異なっており、１４の折り曲げ部は時計回りの略９０度折りなのに対して、１５の折り曲げ部は反時計回りの略９０度折りになっている。２箇所を略９０度で折り曲げるだけなので、簡単な機械加工により、連続的に大量に図２のタブ線を製造することが可能である。

折り曲げ箇所１４、１５の間隔、つまり中間タブ線部１２の長さを調整することで、表面側タブ線部１１の中心線３１と裏面側タブ線部１３の中心線３２とのずれの幅を自由に調整することができる。表面側タブ線部１１の中心線３１は太陽電池の第１方向Ｘに平行な端辺に沿った近傍に位置する。裏面側タブ線部１３の長手方向の中心線３２は太陽電池の第１方向Ｘに平行な端辺から内側にずれており、表面側タブ線部１１の長手方向の中心線３１よりも太陽電池の内側に位置する。隣接する太陽電池間を接続する２本のタブ線１０の表面側タブ線部１１の中心線３１間の間隔は概ね太陽電池の第２方向Ｙの幅になり、裏面側タブ線部１３の中心線３２間の間隔はそれよりも小さく、たとえば太陽電池の第２方向Ｙの幅の０．６〜０．３倍などとする。裏面銀電極７は２本の裏面側タブ線部１３の中心線３２に沿った位置に形成される。

裏面電極の主な部分はアルミペーストを塗布したアルミ電極６からなり、アルミがシリコンと反応して、銀電極に比べて抵抗が高くなる場合が多い。このため、光発電で発生した電流が裏面全面内を流れるうちに減衰してしまう問題が発生する。また、アルミ電極に限らず裏面電極として薄い金属膜や透明導電膜などを用いる場合も同様な問題が生じる。特許文献１では裏面電極が太陽電池の端辺に接続されるため、太陽電池の中心付近で発生した電流がタブ線に到達するまでに長い距離を走行するので集電抵抗が高くなっていた。本実施の形態１では上記のように、表面側タブ線部１１の長手方向の中心線３１よりも、裏面側タブ線部１３の中心線３２を太陽電池の内側にしたので、裏面の任意の位置からタブ線１０までの距離の平均を小さくして集電抵抗を下げることが可能となる。２本のタブ線に集電される際のトータルの抵抗が小さくなるように２本の裏面側タブ線部１３の中心線３２の間隔を適宜調節すると良い。また、表面側タブ線部１１の外側を太陽電池の端辺から外側にはみ出すようにして接続したので、太陽電池に入射する光を増加して変換効率を向上させることができる。

図４は、この発明の実施の形態１に係わる太陽電池モジュールの構成の一部を示す側面図である。タブ線１０の表面バス電極５や裏面銀電極７への接続は、太陽電池２、３を３００℃近くに加熱して、タブ線の銅箔にめっきされた銀すずめっきを溶融させることで、銀すずを溶融して容易に接合できるが、スポット的に加熱して接合してもよい。この接続に他の組成のはんだ、導電性接着剤などを使用してもよい。その場合、タブ線１０として必ずしも銀・すずのめっきを施したものである必要はなく、例えば銀を含まないすずめっき銅線などでもよい。

図のように第１の太陽電池２の表面バス電極５と第２の太陽電池３の裏面銀電極７とは太陽電池の厚み方向Ｚに高さが異なり高低差が生じる。表面バス電極５および裏面銀電極７は太陽電池の結晶シリコンの厚みに比べて薄く、この高低差は主として結晶シリコンの厚みによる。タブ線１０は第１の太陽電池２と第２の太陽電池３との間の隙間で、この高低差を解消するため曲げが必要となる。本実施の形態１ではこの隙間にタブ線１０の折り曲げ部１４、１５および中間タブ線部１２があるため、この高低差を容易に吸収することができる。従来のように第１の方向Ｘに延びたタブ線で接続する場合、太陽電池の隙間においてタブ線の曲りが急となり高低差の吸収が難しかった。また、このタブ線の曲りが太陽電池の端部から始まるため、太陽電池の端部がタブ線からの応力を受けて破損しやすい問題があった。本実施の形態１によれば太陽電池の隙間を繋ぐタブ線１０の実質的な長さが中間タブ線部１２のあることによって実際の隙間よりも大幅に長くなる。このため、隙間が狭い場合であってもタブ線の曲りを非常に緩やかにすることができ、太陽電池の端部が破損を防ぐことができる。とくに中間タブ線部１２の長さが太陽電池の隙間の第１の方向Ｘの距離に比べて大きい場合に効果が大きい。たとえば、太陽電池間の隙間の距離が２〜５ｍｍの場合に、中間タブ線部１２の長さをその１０〜５０ｍｍなどと大きくするとよい。

また、この高低差の問題は折り曲げ部１４、１５の立体角によっても解消することができる。中間タブ線部１２と表面側タブ線部１１と、または中間タブ線部１２と裏面側タブ線部１３とは、折り曲げ部１４、１５において第１の方向Ｘと直交する第２の方向ＹがなすＸＹ面内で略９０度の角度を有するだけでなく、太陽電池の厚み方向Ｚ、特にＹＺ面内（図で上下方向と紙面奥行方向とがなす面内）に０度より大きい角度を有している。このように折り曲げ部１４、１５が厚み方向Ｚに０度より大きい適度な角度を有することによって、太陽電池間の隙間の第１の方向Ｘの距離が小さくても、太陽電池の端部で表面側タブ線部１１や裏面側タブ線部１３の曲げる角度を大幅に低下させることができる。図は側面方向から見た場合に、中間タブ線部１２が紙面の奥行き方向に傾斜して、その高低差を吸収する様子を示している。この場合、太陽電池の端部において表面側タブ線部１１や裏面側タブ線部１３に曲げがほとんど生じず、太陽電池の端部の破損が生じない。中間タブ線部１２の長さが短い場合でも効果がある。折り曲げ部１４、１５のそれぞれでは帯状の部材の表裏が反転するように折り返して曲げるので、図３で示したように中間タブ線部１２と表面側タブ線部１１または中間タブ線部１２と裏面側タブ線部１３とは、ＸＹ面を上面から見た場合に重なり合う部分が生じるが、この部分の線間を密着させず線間が開くようにしておくと、立体角の厚み方向Ｚの角度成分を容易に形成しやすい。また図はタブ線１０の厚みが高低差よりも小さい場合を示したが、タブ線１０の厚みが高低差よりも厚い場合であっても、同様な効果を得ることが可能である。なお、折り曲げ部１４、１５および中間タブ線部１２は同じ太陽電池の太陽電池の表面電極と裏面電極とを短絡しないように、太陽電池の端部から少し離して配置される。また、短絡を防止するために、折り曲げ部１４、１５や中間タブ線部１２に絶縁被覆を形成してもよい。

上記の本実施の形態１では１対の対称なタブ線１０を太陽電池の第１の方向に平行な両端辺に設けたが、何れか１方の端辺にのみ設けるようにしても同様に効果が得られる。また、折り曲げ部１４、１５の曲げ角は厳密に９０度である必要はなく、太陽電池の形状や電池間の間隔に合わせて多少調節してもよい。特に裏面側タブ線部１３は、必ずしも端辺に並行である必要はなく、折り曲げ部１５の曲げ角を７０〜９０度などにしてもよい。また、すくなくとも異なる２か所以上の位置で折り曲げ部が形成されていればよく、さらに多数回の折り曲げがなされていてもよい。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係わる太陽電池モジュールの構成の一部を示す平面図である。また、図６は、この発明の実施の形態２に係わる太陽電池モジュールのタブ線の構成を示す平面図である。実施の形態１と同様の太陽電池モジュールであるが、タブ電極のみが異なっている。

実施の形態１でタブ線１０は、２箇所において異なる回転方向に略９０度折り曲げて構成されていたのに対して、本実施の形態２では、タブ線２０は２箇所の折り曲げ部１５、１６は折り曲げる方向が同じになっており、折り曲げ部１５、１６は共に、反時計回りの略９０度折りになっている。

実施の形態１のようにタブ線を２箇所において異なる回転方向に略９０度折り曲げて構成した場合には、立体角を得やすく、厚さの分厚い太陽電池に特に有効である。一方、本実施の形態２のようにタブ線を２箇所において同じ回転方向に略９０度折り曲げて構成した場合には、折りたたみ部において平坦面を得やすく、タブ線をコンパクトに折りたたんで、樹脂などに埋もれさせる場合に特に有効である。本実施の形態２においても実施の形態１と同様に中間タブ線部１２の長さを太陽電池間の隙間の距離よりも長くすることで表面バス電極５と裏面銀電極７との高低差の問題を軽減できる。

上記実施の形態１および２では、おもて面において、タブ線を表面バス電極５よりも両端の外側に、第１の太陽電池２よりもはみ出させた場合を示したが、タブ線の外側の端を第１の太陽電池２の端部にそろえてもよく、また、タブ線の内側の端が表面バス電極５の内側に位置するように接続してもよい。タブ線が第１の太陽電池２から第２の方向Ｙにはみ出ないようにすることで、第２の方向Ｙに隣接する太陽電池間を縮めることができ、コンパクトな太陽電池モジュールを構成することが可能になる。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係わる太陽電池モジュールの構成の一部を示す平面図である。本発明の実施の形態３では折り曲げたタブ線１０を用いて太陽電池間を接続する点では実施の形態１と同様であるが、裏面側から入射した光も光電変換する両面受光型の太陽電池を使用する点で異なる。タブ線１０のかわりに折り曲げ方向が異なる実施の形態２のタブ線２０を用いてもよい。

図７は図１と同様の太陽電池モジュール内で隣接する両面受光型の第１の太陽電池４２、両面受光型の第２の太陽電池４３、これら２枚の太陽電池間を接続するタブ線１０のみを、太陽光が入射するおもて面側から見た構造を模式的に示している。なお図では、第１の太陽電池４２については、おもて面の表面電極構成のみ、第２の太陽電池４３については、裏面の裏面電極構成のみを示している。第１の太陽電池２の端辺付近ではタブ線１０の下の第１の太陽電池２の端辺と表面電極の一部とをタブ線１０とを透視して示した。

両面受光型の第１および第２の太陽電池４２、４３は、２つの異なる主面である、おもて面およびその反対側の裏面から光を受光して電気に変換する太陽電池である。おもて面および裏面のそれぞれにおいて、金属など光を透過しない材料からなる不透明の電極の面積がそれぞれ主面の面積の６０％未満である。第１の太陽電池４２、第２の太陽電池４３はたとえば大きさ１５６ｍｍ角の角形で、厚さ０．１〜０．４ｍｍの平板状の結晶シリコンを用いた太陽電池であり、例えばＸ軸方向の辺の長さが１５６ｍｍ、Ｙ軸方向の辺の長さが７８ｍｍと、辺の長さが異なっていても良い。また、単結晶シリコン太陽電池の場合など、丸型ウェハから切り出した場合など角部分が円状になっていても良い。両面受光型太陽電池４２、４３としては、ＰＥＲＣ（ｐａｓｓｉｖａｔｅｄｅｍｉｔｔｅｒａｎｄｒｅａｒｃｅｌｌ）構造の太陽電池やヘテロ接合太陽電池を使用することができるが、以下ではシリコン系のヘテロ接合太陽電池を用いた例で説明する。

シリコン系のヘテロ接合太陽電池は、ｎ型またはｐ型の結晶シリコンの上に逆導電型のｐ型またはｎ型の非晶質シリコンの導電層が積層されてヘテロ接合が形成されたものである。結晶シリコンと導電層との間には、薄い真性の非晶質シリコン半導体層が形成される。反対側の面には、結晶シリコンと同じ導電型の非晶質シリコンからなる導電層が薄い真性の非晶質シリコン半導体層を介して形成される。両面の導電層の上に電極が形成される。

各太陽電池のおもて面の表面電極は、表面グリッド電極４４と表面バス電極４５と太陽電池のおもて面全面に形成されるインジウム酸化物からなる図示されない透明電極とから構成され、裏面電極は、裏面銀バス電極４７と、周辺部を除く裏面を例えば１ｍｍ程度の間隔で形成されたグリッド銀電極４６と、太陽電池の端部の一部を除いた裏面全面に形成されるインジウム酸化物からなる図示されない透明電極とから構成されている。表面グリッド電極４４、表面バス電極４５、裏面グリッド電極４６、裏面銀バス電極４７は銀ペーストを塗布して熱処理することで構成している。おもて面と裏面のインジウム酸化物からなる透明電極は、インジウム酸化物からなるターゲットを用いたスパッタなどによって形成される。

表面グリッド電極４４と裏面グリッド電極４６とは第１の方向Ｘと直行する第２の方向Ｙに沿っておもて面内に適度の間隔をあけて多数形成される。表面グリッド電極４４の端部は表面バス電極４５に、また、裏面グリッド電極４６は裏面バス電極４７に接続される。表面グリッド電極４４および表面に形成された透明電極は太陽電池の面内で発生した電流を表面バス電極５まで導くものであり、図のような細線が平行に並んだ表面グリッド電極４４のかわりに、樹枝状パターンを用いたり、透明電極のみを用いたりしてもよい。裏面電極の裏面銀バス電極４７は太陽電池の端辺から内側にずれて形成され、集電電極として裏面グリッド電極４６および裏面に形成された透明電極によりウェハ内のキャリアを収集している。裏面グリッド電極４６は、裏面からの光入射を妨げないように細く形成され、太陽電池の面積に対する裏面グリッド電極４６の影面積が小さくなり、また、使用する金属量を削減できるようにすることが好ましいが、細くするほど集電電極としての抵抗が増大するという問題があり、最適点が存在する。

第１の太陽電池４２の表面バス電極４５と、隣接する第２の太陽電池４３の裏面銀電極４７とを接続する帯状のタブ線１０は、１本の線からなる。裏面銀グリッド電極４６から裏面銀バス電極４７までの集電距離を短くして抵抗を減らすために、タブ線１０と裏面銀電極７７との接続は第１の方向Ｘに平行な太陽電池の端辺よりも内側となる。これにより、裏面グリッド電極６から裏面銀バス電極７までの集電距離は小さくなり、集電電極部分での抵抗を低減することができる。

また、第１の太陽電池４２の表面バス電極４５とタブ線１０との接続部分ではタブ線１０の幅の一部が第１の方向Ｘに平行な太陽電池の端辺から外側にはみ出すようにして接続される。第１の太陽電池４２、第２の太陽電池４３の中心を結ぶ直線である中心線３３に対して、それぞれの太陽電池４２、４３、タブ線１０は概ね線対称な形状を有している。

ヘテロ接合太陽電池の裏面電極は銀含有ペーストを塗布したグリッド電極４６とほぼ全面に形成された透明電極とからなる。裏面からの入射光を効率的に太陽電池内に入射させるために、裏面銀グリッド電極４６の電極幅を細く、裏面透明電極の厚みを薄くすると、抵抗が高くなる場合が多い。このため、光発電で発生した電流が裏面全面内を流れるうちに電力が抵抗で熱として散逸してしまうという問題が発生する。また、両面受光型の太陽電池に限らず、裏面電極として薄い金属膜を用いる片面発電型の太陽電池を用いる場合も同様な問題が生じる。特許文献１では裏面電極が太陽電池の端辺に接続されるため、太陽電池の中心付近で発生した電流がタブ線に到達するまでに長い距離を走行するので集電抵抗が高くなっていた。本実施の形態３では上記のように、裏面側銀タブ電極７の位置を太陽電池の内側にしたので、裏面の任意の位置からタブ線１０までの距離の平均を小さくして集電抵抗を下げることが可能となる。２本のタブ線に集電される際のトータルの抵抗が小さくなるように２本の裏面側銀タブ電極７およびタブ線部１０の間隔を適宜調節すると良い。また、表面側タブ線部１０の外側を太陽電池の端辺から外側にはみ出すようにして接続したので、太陽電池に入射する光を増加して変換効率を向上させるとともにタブ線の断面積を多くとることができ、抵抗損失を減らすことができる。

図７では裏面側において、タブ線１０の一部が裏面銀バス電極４７からはみ出た構成としたが、裏面銀バス電極４７を太くしてタブ線１０がはみ出ないようにすることもできる。なお、本実施の形態３では、タブ線１０の一部によって裏面側から入射する光が遮られる場合があるが、タブ線１０の太さを１〜２ｍｍ程度と細くすることでその影響を小さくすることができる。一般に裏面側から入射する光の量はおもて面から入射する光の量よりも小さいため、タブ線１０によって裏面から入射される光が減少して出力低下する影響よりも集電抵抗を低減することによる太陽電池出力が増大する効果の方が大きい。なお、モジュール裏面の部材は必ずしも透明である必要はなく、白色バックフィルム等の反射材を配置してもよい。この場合、おもて面から入射した光のうち、太陽電池を裏面側に透過した光は反射材によって反射されて、再び裏面側から太陽電池に入射して電気に変換される。また、太陽電池間を通過した光を裏面側から太陽電池に入射する構成とすることもできる。

本発明は太陽電池モジュールの性能向上に有効である。

２第１の太陽電池、３第２の太陽電池、４表面グリッド電極、５表面バス電極、６アルミ電極、７裏面銀電極、１０タブ線、１１表面側タブ線部、１２中間タブ線部、１３裏面側タブ線部、１４折り曲げ箇所、１５折り曲げ箇所、１６折り曲げ箇所、２０タブ線、３１表面側タブ線部の中心線、３２裏面側タブ線部の中心線、３３太陽電池の中心線、４２第１の太陽電池、４３第２の太陽電池、４４表面グリッド電極、４５表面バス電極、４６裏面銀グリッド電極、４７裏面銀バス電極、５０ガラス板、１００太陽電池モジュール。

Claims

平板状を成しおもて面に表面電極を有し裏面に裏面電極を有する両面受光型の太陽電池が複数並設され、第１の太陽電池の前記表面電極と該第１の太陽電池の第１の方向に隣接する第２の太陽電池の裏面電極とを接続する帯状のタブ線を有する太陽電池モジュールにおいて、
前記表面電極は、前記おもて面に形成され前記第１の方向に平行な端辺に沿って延びる表面バス電極を有し、
前記タブ線は、一端側に前記第１の太陽電池のおもて面に前記表面バス電極に沿って延び該表面バス電極と接続される表面側タブ線部と、他端側に前記第２の太陽電池の裏面に設けられた前記裏面電極と接続する裏面側タブ線部と、を有する１本のタブ線が、途中の２箇所において折り曲げて構成され、
前記表面側タブ線部の長手方向の中心線よりも、前記裏面側タブ線部の長手方向の中心線が前記第２の太陽電池の内側にあり、
前記裏面側タブ線部は細線状の裏面グリッド電極と接続されている、
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記２箇所は前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池との隙間に位置することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記２箇所の間の中間タブ線部の長さが、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池との隙間の距離よりも長いことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
前記表面側タブ線部は、前記第１の太陽電池の前記第１の方向に平行な端辺から外方にはみ出すように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記表面バス電極、及び前記表面側タブ線部は、前記第１の太陽電池の前記第１の方向に平行な両端辺に設けられており、当該両端辺に設けられた前記表面側タブ線部は、それぞれ外方にはみ出すように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記タブ線は、２箇所において同じ回転方向に略９０度折り曲げて構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記タブ線は、２箇所において異なる回転方向に略９０度折り曲げて構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記タブ線は、銅箔の両面をはんだ被覆したものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。